Cálc UNIVERSIDAD POPULAR ulo AUTÓNOMA DEL ESTADO DE PUEBLA Vect Canal abastecedor de agua para estanque de trucha arcoíris orial
Dra. Patricia García Godínez Luis Manuel Escobar Noriega Miguel Ramírez Rodríguez Salvador Medina Espidio Fernando Morales Jiménez
20 de mayo de 2015
Calculo Vectorial
Canal abastecedor de agua para estanque de trucha arcoíris Escobar Noriega, Luis Manuel. Ramírez Rodríguez, Miguel. Medina Espidio, Salvador. Morales Jiménez, Fernando.
Introducción: El ser humano es conocido por su capacidad de adaptarse, desde una etapa muy temprana en su evolución fue implementando técnicas que le permitieron asentarse en un lugar, crecer en forma de grandes poblaciones y desarrollarse. Ejemplo de esto fue la agricultura, la ganadería e incluso, de lo que se hablará en el presente proyecto, la acuicultura o crianza de peces para alimentarse. Actualmente hay muchas innovaciones que se han utilizado en la acuicultura, incluso se habla de los tipos intensivos que producen pescados listos para su consumo en muy poco tiempo y en grandes cantidades, el presente proyecto es un punto medio adecuado entre una buena producción para venta y consumo de la población y el respeto por el entorno y la naturaleza, el aprovechamiento de los recursos naturales con que se cuenta. Debido a la alta demanda de alimentos que existe en la actualidad, es necesario maximizar y economizar en cada elemento con que se cuenta como hoy se ha realizado con uno solo, el canal que abastece al criadero.
Objetivo: Se tiene como fin último el diseño, desarrollo y gestión de un elemento físico que sea capaz de transportar el agua suficiente para la crianza de aproximadamente 8100 truchas arcoíris, cumpliendo también con los requisitos de oxigenación y temperatura para el desarrollo óptimo de 1
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esta especie. Basándonos en disminuir el impacto económico y ambiental
que
este
proyecto
pueda
generar,
tanto
mykiss),
es
para
los
inversionistas como para el medio ambiente.
Desarrollo:
Especie La trucha “arco iris” (Oncorhynchus íctica
perteneciente
a
la
una
especie
familia
Salmonidae, originaria de las costas del Pacífico de América del Norte, que debido a su
fácil
adaptación al cautiverio, su crianza ha sido ampliamente difundida casi en todo el mundo. Hace cuatro décadas las piscigranjas o centros de cultivo de peces comenzaron
a
difundirse
en
mayor
cantidad,
los
cuales
fueron
construidos siguiendo sistemas tradicionales de crianza, utilizando estanques de concreto; actualmente con los avances en la técnica y nuevas tecnologías de cultivo, la truchicultura se viene constituyendo en una alternativa para la producción masiva de pescado fresco, así como para la generación de puestos de trabajo de manera directa e indirecta. La especie se caracteriza por tener el cuerpo cubierto con finas escamas y de forma fusiforme (forma de huso), su coloración varía de acuerdo al ambiente en que vive, edad, estado de maduración sexual y otros factores, como por ejemplo la influencia del ambiente en riachuelos sombreados presentan color plomo oscuro mientras que en un estanque bien expuesto a los rayos del sol ofrece una tonalidad mucho más clara, verde oliva en su parte superior luego una franja rojiza para finalizar con el abdomen blanco; además posee gran número de máculas negras en la piel, a manera de lunares, por lo que en otros lugares se le llama también trucha pecosa. La denominación de trucha arco iris se debe a la presencia de una franja de colores de diferentes 2
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tonalidades, con predominio de una franja rojiza sobre la línea lateral en ambos lados del cuerpo. La trucha promedio propuesta para el proyecto es de 700 gramos, en el caso del estanque grande, ya que ésta ya se considera madura y la adecuada para consumir en relación precio, peso, tamaño y tiempo de crecimiento.
Necesidades específicas de la trucha arcoíris: El hábitat natural de la trucha son los ríos, lagos y lagunas de aguas frías, limpias y cristalinas; típico de los ríos de alta montaña. La “trucha arcoíris” prefiere las corrientes moderadas y ocupa generalmente los tramos medios de fondos pedregosos y de moderada vegetación. Son peces de agua frías, aunque el grado de tolerancia a la temperatura es amplio, pudiendo subsistir a temperaturas de 25°C durante varios días y a límites inferiores cercanos a la congelación. La cantidad recomendada para mantener las truchas es de aproximadamente hasta 1.5 kg de trucha por cada litro de agua disponible en el estanque, considerando un promedio de 700 gramos, se tendrían 2 truchas por cada litro. La trucha es un pez de hábito carnívoro y se alimenta en la naturaleza de presas vivas, como insectos en estado larvario, moluscos, crustáceos, gusanos, renacuajos y peces pequeños. En cuanto a su entorno en el criadero, el cuerpo de agua a utilizar, debe poseer características adecuadas en cuanto a su cantidad (caudal) y calidad (factores físico – químicos y biológicos). Las propiedades físicas, como temperatura, pH, oxígeno, transparencia, turbidez, etc, pueden estar sometidas a variaciones bruscas por la influencia de factores
externos,
fundamentalmente
a
cambios
atmosféricos
y
climáticos, mientras que las químicas suelen mantenerse constantes y bastar con el flujo constante de agua para ser adecuadas.
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Características de la crianza: El tipo de crianza propuesta es semi intensiva, ya que se plantea la utilización de una fuente natural de agua, implementando el caudal necesario al cultivo con una construcción se puede utilizar alimentación suplementaria además de la alimentación natural, se puede mantener adecuadamente el medio con un mantenimiento constante.
Características generales del estanque: Se considera un estanque de derivación mixto, que puede tener la corriente de agua dividida de forma paralela o en serie, se propone de forma que se aproveche las características topográficas del terreno, de tal manera que el agua que los abastece es derivada del río, riachuelo o manantial hacia los estanques mediante un canal.
Características de los materiales: Este tipo de criaderos piscícolas usualmente se elabora de concreto, proponiendo en este caso el de alta resistencia, con un acabado tipo arcilla para evitar fugas y rupturas, ya que es un material que no afecta el ecosistema de la especie, que se adapta fácilmente a la tierra de la que estaría rodeada. Además de ofrecer alta resistencia a la fuerza de la corriente y al paso de tiempo.
Forma del estanque: La forma del estanque considera aspectos como el máximo caudal disponible con un perímetro mínimo, el usualmente utilizado es el de forma trapezoidal con la base menor como base de la figura y sin tapa, la forma se puede adecuar fácilmente al terreno, pero fue necesario obtener la relación entre los lados y el ángulo adecuado, a partir de las A= ( b+my ) y siguientes funciones: T
P=b+ 2 y √ 1+ m2 R=
b
( b+my y) y 2 b+2 m y √ 1+ m
4
T =b+2 my
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Gasto=∬ VdA v=
θ=60° =
70 m =21.9 3.2 s
π 3
m = 0.5773 A = 3.2
( b+my ) y=3.2
2
mv =mgh 2
∂A ∂A =y =b+2 my ∂b ∂y
2
v =2 gh
P=b+ 2 y √ 1+ m2
v2 h= =24.45 2g y=γ
b+2 mγ=γ 2 √1+ m2
2 b+2 my=γ 2 √ 1+m 2 b +.433 b2=3.2 1.155
−b γ= 2 m−2 √ 1+m2 b+my=3.2(remplazando γ )
(
2
2
b2=
)
−b −mb + =3.2 2 2 2m−2 √ 1+m ( 2 m−2 √1+m2 )
3.2 1.299
Corriente de agua:
Para poder garantizar uno de los aspectos principales del criadero, (la adecuada oxigenación del agua) se realizaron dos experimentos, los que se analizaran a continuación: 1. Para poder analizar la oxigenación del agua se corrió un experimento factorial de la familia 2^2 con dos replicas, los factores que posiblemente alteren la variable de respuesta son: 1.
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Ubicación de la toma de agua para alimentar el acueducto 2.hora del dia.
Los resultados son: Y = ppm
Ubicación (A) -1 +1 -1 +1
Hora (B) -1 -1 +2 +2
Yates (1) a b ab
Yates 7 , 9.33 12 , 12.333 8.33 , 9.667 10 , 9.66
El ANOVA arroja los siguientes resultados: FV Ubicación Hora
SC
G
5.01
L 1
1.13
1
CM
Fo
F(.05,1,
Decisión
5.01
5.37
4) 7.71
No es significativo
1.13
5 1.21
7.71
No es significativo
2 12.5
7.71
Es significativo
A X B
11.67
1
11.6
Error
3.729
4
7 .932
Total
1 21.53
7
2
9 El análisis de la varianza nos arroja que cuando ambos efectos se juntan tienen un efecto en la oxigenación del agua. ab---9.8
b---8.9
6 (1)---
a---
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La mejor posición para colocar la toma de agua del acueducto es , según el experimento en la ubicación segunda y en la mañana, aunque en la tarde se garantiza que la oxigenación es la suficiente para mantener vivos a los peces.
Costos: Para la determinación de los costos del canal es necesario conocer el precio del material y el volumen que ocupa cada pieza, el procedimiento fue el siguiente: Propiedades de masa de Real01 Configuración: Predeterminado Sistema de coordenadas: -- predeterminado -Densidad = 7800.00 kilogramos por metro cúbico Masa = 56780.16 kilogramos Volumen = 7.28 metros cúbicos Área de superficie = 93.40 metros cuadrados Centro de masa: ( metros ) X = 4.24 Y = 0.35 Z = 0.00
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Ejes
principales
de
inercia
y
momentos
principales
de
inercia:
( kilogramos * metros cuadrados ) Medido desde el centro de masa. Ix = ( 1.00, 0.00, 0.00)
Px = 91107.60
Iy = ( 0.00, 0.00, -1.00)
Py = 353195.31
Iz = ( 0.00, 1.00, 0.00)
Pz = 419261.19
Momentos de inercia: ( kilogramos * metros cuadrados ) Obtenidos en el centro de masa y alineados con el sistema de coordenadas de resultados. Lxx = 91107.60 Lxy = 0.00 Lxz = 0.00 Lyx = 0.00 Lyy = 419261.19 Lyz = 0.00 Lzx = 0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 353195.31
Momentos de inercia: ( kilogramos * metros cuadrados) Medido desde el sistema de coordenadas de salida. Ixx = 98059.38
Ixy = 84290.49
Ixz = 0.00
Iyx = 84290.49
Iyy = 1441284.54
Iyz = 0.00
Izx = 0.00 Izy = 0.00 Izz = 1382170.44 Precios LISTA DE PRECIOS DE CONCRETO PREMEZCLADO Elaborado según la Norma Mexicana, N.M.X. C-155, Clase "A"
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RESISTENCI MATERIAL A
MATERIAL TRITURADO
MIXTO
f'c a 28 días 40mm.
20mm. 40mm.
20mm.
kg/cm2
$/m3
$/m3
70
$/m3
1000 psi 930.00
100
1,095.00
140 2000 psi 1,140.00
150
1,145.00
175 2500 psi 1,190.00
200
1,225.00
210 3000 psi 1,255.00
250
3500+ psi
1,350.00
280 4000 psi 1,435.00
300
1,480.00
315 4500 psi 1,540.00
350 5000 psi 1,690.00
$/m3
970.00 980.00 1,115.0 0 1,155.0 0 1,170.0 0 1,210.0 0 1,240.0 0 1,270.0 0 1,380.0 0 1,460.0 0 1,490.0 0 1,565.0 0 1,705.0 0
9
1,025.00
1,155.00
1,175.00
1,200.00
1,215.00
1,205.00
1,230.00
1,255.00
1,275.00
1,290.00
1,305.00
1,320.00
1,335.00
1,425.00
1,450.00
1,510.00
1,540.00
1,560.00
1,570.00
1,625.00
1,650.00
1,780.00
1,795.00
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REVENIMIENTO: 10+/-2.5cm.
Por lo tanto, usaríamos el que aguanta 300 psi de material mixto de 20mm que cuesta 1270 pesos el metro cúbico. Y cada pieza tiene 7.28 m3 por lo tanto, cada pieza costaría $9245.60 aproximadamente
Características geográficas
Características:
Temperatura del agua : 9 – 18 °C
Oxigeno : 256 E -7
Etapas:
1. Alevinaje 2. Levante 3. Engorde Santa Clara Ocoyucan Más de 2000 msnm 64 metros debajo de la fuente de agua
Conclusión Con una inversión inicial menor a $10 000 es posible concretar el tronco de un proyecto tan ambicioso y necesario para la sociedad como lo es un estanque de trucha arcoíris.
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Utilizar el cálculo es algo indispensable en la vida, en la producción de cualquier cosa que se desee y adecuado planteamiento a futuro de cualquier proyecto, en este caso se pudo apreciar como a partir de algo que en un enunciado de menos de cuatro líneas sonaba sencillo pudo involucrar tantos elementos, todo a partir del cálculo de la forma del elemento principal, pasando por el caudal que éste representaría y si este sería el adecuado para la adecuada producción y crecimiento de la trucha arcoíris que ha mostrado tener necesidades muy específicas. El conocimiento que se obtuvo durante el proyecto es invaluable y además de haber sido fructífero al final, se puede decir que es agradable encontrarse con trabajos de este tipo que realmente permitan utilizar la teoría vista en clase, ponerla en práctica y seguir consiguiendo que aprendamos, tanto de lo que verdaderamente representa ser alumnos de ingeniería, cualquiera que sea, como ser miembros responsables de una sociedad que requiere del conocimiento y habilidades de todos sus individuos, pero sobre todo de sus ideas, su ingenio.
Fuentes CEDEP. (2009). MANUAL DE CRIANZA. 10 de mayo de 2015, de ANTAMINA.
Sitio
web:
http://www.gbcbiotech.com/genomicaypesca/documentos/peces/ trucha/Manual%20de%20crianza%20truchas.pdf Juárez, L. (2007). LA RUTA DE LA TRUCHA MEXICANA. 9 de mayo de
2015,
de
El
Souvenir
Sitio
web:
https://www.elsouvenir.com/turismo-gastronomico/la-ruta-de-latrucha-mexicana
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Hammond, K. (2010). Trucha arcoíris. 12 de mayo de 2015, de National
Geographic.
Sitio
http://nationalgeographic.es/animales/peces/trucha-arcoiris
Anexos
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web:
